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1 Reti di Calcolatori: Internet, Intranet e Mobile Computing a.a. 2007/ dott.ssa Francesca A. Lisi Orario di ricevimento: mercoledì ore 10-12

2 Sommario della lezione di oggi: Lo strato di applicazione (1/3) Principi dei protocolli dello strato di applicazione World Wide Web & HTTP Trasferimento di file & il protocollo FTP Posta elettronica & SMTP DNS: il servizio directory di Internet Condivisione di file dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 2

3 Applicazioni di rete e protocolli dello strato di applicazione Applicazione di rete = insieme di processi distribuiti e comunicanti processi in esecuzione sui terminali nello spazio utente processi si scambiano messaggi per implementare l applicazione e.g., , Web Protocollo dello strato di applicazione pezzo di un applicazione di rete definisce messaggi scambiati dalle applicazioni e azioni da intraprendere usa i servizi forniti da protocolli dello strato sottostante applicazione trasporto rete collegamento fisico applicazione trasporto rete collegamento fisico applicazione trasporto rete collegamento fisico dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 3

4 Applicazioni di rete: un po di gergo tecnico Un processo è un programma in esecuzione su un terminale. Nellostessoterminale, due processi comunicano con comunicazione interprocesso definita dal sistema operativo. I processi in corso su diversi terminali comunicano tramite un protocollo dello strato di applicazione Un agente utente è una interfaccia fra l utente e l applicazione di rete. Web: browser mail reader streaming audio/video: media player dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 4

5 I protocolli dello strato di applicazione Application Programming Interface (API): definisce l interfaccia fra strato di applicazione e strato di trasporto socket: Internet API due processi comunicano inviando dati nel socket, leggendo dati dal socket D: come fa un processo P1 ad identificare il processo P2 con cui vuole comunicare? Indirizzo IP del terminale T2 che esegue P2 numero di porta su cui P2 sta girando - consente al T2 di determinare a quale processo locale il messaggio dovrebbe essere consegnato dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 5

6 Di quale servizi di trasporto ha bisogno un applicazione di rete? Trasferimento affidabile dei dati alcune applicazioni, p.e. audio, possono tollerare una certa perdita di dati altre applicazioni, p.e. file transfer e telnet, richiedono affidabilità al 100% Tempismo alcune applicazioni, p.e. telefonia Internet e giochi interattivi, richiedono un basso ritardo per essere efficace Larghezza di banda alcune applicazioni, p.e. multimedia, richiedono un minimo ammontare di larghezza di banda per essere efficace altre applicazioni ( applicazioni elastiche ) fanno uso di qualsiasi larghezza di banda esse dispongano dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 6

7 Applicazioni Internet: requisiti sui servizi di trasporto Applicazione Trasferimento file Posta elettronica Documenti Web Audio/video in tempo reale Tolleranza alla perdita di dati No No No Sì Ampiezza di banda Variabile Variabile Variabile Audio: da 5 Kbps a 1 Mbps Video: da 10 Kbps a 5 Mbps Sensibilità al tempo No No No Sì, centinaia di ms Audio/video memorizzati Sì Come sopra Sì, pochi secondi Giochi interattivi Sì Fino a pochi Kbps Sì, centinaia di ms Messaggistica istantanea No Variabile Sì e no dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 7

8 Servizi forniti dai protocolli di trasporto di Internet Servizi TCP: orientamento alla connessione: setup di richiesta fra client e server trasferimento affidabile dei dati controllo di flusso: il mittente non sommergerà il ricevente controllo della congestione: rallenta il mittente se la rete è sovraccarica non fornisce: tempismo, garanzie di ampiezza minima di banda Servizi UDP: trasferimento dei dati non fornisce: orientamento alla connessione, trasferimento affidabile dei dati, controllo di flusso, controllo di congestione, tempismo, o garanzia di ampiezza di banda D: Perché esiste un modello di servizi UDP? dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 8

9 Applicazioni Internet: protocolli di applicazione e di trasporto Applicazione Posta elettronica Accesso a terminali remoti Web Trasferimento file Multimedia in streaming Telefonia Internet Protocollo a livello applicazione SMTP [RFC 2821] Telnet [RFC 854] HTTP [RFC 2616] FTP [RFC 959] Proprietario (ad esempio, RealNetworks) Proprietario (ad esempio, Vonage, Dialpad) Protocollo di trasporto sottostante TCP TCP TCP TCP TCP o UDP Tipicamente UDP dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 9

10 Architettura delle applicazioni di rete Client-server Peer-to-peer (P2P) Architetture ibride (client-server e P2P) dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 10

11 Il paradigma client-server Unatipicaappl. di rete ha due pezzi: un client ed un server Client: si mette in contatto con il server ( parla per primo ) tipicamente richiede un servizio al server, per il Web, il client è implementato nel browser; per la , nel mail reader Server: fornisce il servizio richiesto p.e.,ilserver Web inviala pagina Web richiesta, il mail server consegna la application transport network data link physical request reply application transport network data link physical dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 11

12 Architettura delle applicazioni di rete: modello client-server server: host sempre attivo indirizzo IP fisso server farm per creare un potente server virtuale client: comunica con il server può contattare il server in qualunque momento può avere indirizzi IP dinamici non comunica direttamente con gli altri client dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 12

13 Architettura delle applicazioni di rete: modello P2P non c è un server sempre attivo coppie arbitrarie di host (peer) comunicano direttamente tra loro i peer non devono necessariamente essere sempre attivi, e cambiano indirizzo IP Un esempio: Gnutella Facilmente scalabile Difficile da gestire dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 13

14 Architettura delle applicazioni di rete: modello ibrido Napster Scambio di file secondo la logica P2P Ricerca di file centralizzata: i peer registrano il loro contenuto presso un server centrale i peer chiedono allo stesso server centrale di localizzare il contenuto Messaggistica istantanea La chat tra due utenti è del tipo P2P Individuazione della presenza/location centralizzata: l utente registra il suo indirizzo IP sul server centrale quando è disponibile online l utente contatta il server centrale per conoscere gli indirizzi IP dei suoi amici dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 14

15 Il World Wide Web: un po di gergo tecnico Pagina Web: consiste di oggetti indirizzatadaunaurl (Uniform Resource Locator) La maggior parte delle pagine Web consiste di: pagina base in HTML, e diversi oggetti referenziati. URL ha due componenti: host name e path name L agente utente per il WWW è chiamato browser: MS Internet Explorer Netscape Communicator Server per il WWW è detto Web server: Apache (public domain) MS Internet Information Server dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 15

16 Il World Wide Web: il protocollo HTTP HTTP: hypertext transfer protocol protocollo dello strato di applicazione per il WWW modello client/server client: browser che richiede, riceve, visualizza oggetti Web server: Web server invia oggetti in risposta alle richieste HTTP/1.0: RFC 1945 HTTP/1.1: RFC 2068 PC running Explorer Mac running Navigator http request http response http request http response Server running NCSA Web server dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 16

17 Il World Wide Web: il protocollo HTTP (cont.) Servizio di trasporto TCP: il client avvia una connessione TCP (crea un socket) col server, porta 80 il server accetta la connessione TCP dal client messaggi HTTP (messaggi di protocollo dello strato di applicazione) scambiati fra browser (HTTP client) e Web server (HTTP server) chiusura della connessione TCP HTTP è stateless il server non conserva alcuna info sulle passate richieste del client a latere I protocolli che conservano lo stato sono complessi! La storia passata (stato) deve essere conservata se server/client crolla, le loro viste di stato potrebbero essere inconsistenti, vanno quindi riconciliate dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 17

18 tempo Esempio di sessione HTTP Supponi che un utente visiti la pagina con URL 1a. Il client http inizia una connessione TCP al server HTTP (processo) del terminale La porta 80 è di default per il server HTTP. 2. Il client HTTP invia messaggio di richiesta http (contenente la URL) nel socket della connessione TCP (contiene testo, riferimenti a 10 immagini jpeg) 1b. Il server HTTP del terminale in attesa di connessione TCP alla porta 80, accetta la connessione, inviandone notifica al client 3. Il server HTTP riceve il messaggio di richiesta, forma il messaggio di risposta contenente l oggetto richiesto (somedepartment/home.index), e lo invia nel socket dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 18

19 Esempio di sessione HTTP (cont.) 5. Il client HTTP riceve il messaggio di risposta contenente il file HTML che viene visualizzato. Analizzando il file HTML, trova 10 oggetti jpeg referenziati 4. Il server HTTP chiude la connessione TCP. tempo 6. I passi 1-5 ripetuti per ciascuno dei 10 oggetti.jpeg dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 19

20 Connessioni non-persistenti e persistenti Non-persistenti HTTP/1.0 il server parserizza la richiesta, risponde, e chiude la connessione TCP 2 RTTs per prelevare ciascun oggetto Ogni trasferimento di oggetto soffre di un avvio lento Ma la maggior parte dei browser 1.0 usano connessioni TCP parallele. Persistenti default per HTTP/1.1 durante la stessa connessione TCP: il server parserizza la richiesta, risponde, parserizza una nuova richiesta,.. Il client invia richieste per tutti gli oggetti referenziati non appena riceve l HTML di base. Meno RTTs ed avvio meno lento. dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 20

21 Formato di un messaggio HTTP: richiesta Due tipi di messaggi HTTP: richiesta, risposta messaggio di richiesta HTTP: ASCII (human-readable format) linea di richiesta (comandi GET, POST, HEAD) linee di intestazione GET /somedir/page.html HTTP/1.0 User-agent: Mozilla/4.0 Accept: text/html, image/gif,image/jpeg Accept-language:fr Ritorno a capo, line feed indica la fine del messaggio (extra carriage return, line feed) dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 21

22 Formato di un messaggio HTTP: richiesta (cont.) dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 22

23 Formato di un messaggio HTTP: risposta Linea di status (protocollo, codice di stato, frase di stato) linee di intestazione HTTP/ OK Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun Content-Length: 6821 Content-Type: text/html dati, p.e., file HTML richiesto dati dati dati dati dati... dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 23

24 Formato di un messaggio HTTP: risposta (cont.) Esempi di codice di stato: 200 OK richiesta di successo, oggetto richiesto più tardi in questo messaggio 301 Moved Permanently oggetto richiesto spostato, nuova locazione specificata più tardi in questo messaggio (Location:) 400 Bad Request messaggio di richiesta non compreso dal server 404 Not Found documento richiesto non trovato su questo server 505 HTTP Version Not Supported dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 24

25 Vuoi provare HTTP (lato client)? 1. Telnet al tuo sito Web preferito: telnet 80 Apri una connessione TCP alla porta 80 (porta di default per il server HTTP) del terminale Qualsiasi cosa digitata viene inviata alla porta 80 di 2. Formula una richiesta HTTP di tipo GET: GET /~ross/index.html HTTP/1.0 Digitando questo (batti due volte il ritorno a capo), tu invii questa richiesta GET minimale (ma completa) al server HTTP 3. Osserva il messaggio di risposta inviato dal server HTTP! dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 25

26 Interazione user-server: autenticazione Obiettivo: controllare l accesso ai documenti residenti sul server il client deve presentare autorizzazione in ogni richiesta authorization: riga di intestazione nella richiesta con user name e password se nessuna autorizzazione presentata, il server rifiuta accesso, invia risposta con WWW authenticate: come riga di intestazione Il browser pone nome & pwd nella cache così che l utente non deve reinserirli ripetutamente. client usual http request msg 401: authorization req. WWW authenticate: usual http request msg + Authorization:line usual http response msg usual http request msg + Authorization:line usual http response msg server tempo dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 26

27 Interazione user-server: cookie Il server invia cookie al client client nel msg di risposta Set-cookie: il client presenta il cookie nelle successive richieste cookie: il server confronta il cookie presentato con info memorizzata nel server autenticazione ricordare le preferenze dell utente, scelte precedenti usual http request msg usual http response + Set-cookie: # usual http request msg cookie: # usual http response msg usual http request msg cookie: # usual http response msg server cookiespecific action cookiespecific action dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 27

28 Interazione user-server: GET condizionato Obiettivo: non inviare client oggetti se il client ha una versione memorizzata aggiornata (in cache) client: specificare la data della copia in cache nella richiesta HTTP If-modified-since: <date> server: la risposta non contiene alcun oggetto se la copia in cache è aggiornata: HTTP/ Not Modified http request msg If-modified-since: <date> http response HTTP/ Not Modified http request msg If-modified-since: <date> http response HTTP/ OK <data> server oggetto non modificato oggetto modificato dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 28

29 Le cache del Web (proxy server) Obiettivo: soddisfare la richiesta del client senza coinvolgere il server di origine l utente imposta il browser: accessi Web via web cache il client invia tutte le richieste HTTP alla cache del web se essa contiene l oggetto, lo invia immediatamente nella risposta HTTP altrimenti richiede l oggetto dal server di origine, quindi lo acclude alla risposta HTTP client client http request http response http request http response Proxy server http request http response http request http response origin server origin server dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 29

30 Perché il Web Caching? Assumiamo che: la cache è vicina al client (p.e., nella stessa rete) minor tempo di risposta: cache + vicina al client decrementa il traffico verso server distanti il collegamento in uscita alla rete di ISP aziendali/locali è spesso un collo di bottiglia institutional network public Internet 1.5 Mbps access link 10 Mbps LAN Cache aziendale origin servers dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 30

31 Sommario della prossima lezione: Lo strato di applicazione (2/3) Principi dei protocolli dello strato di applicazione World Wide Web & HTTP Trasferimento di file & il protocollo FTP Posta elettronica & SMTP DNS: il servizio directory di Internet Condivisione di file dott.ssa F. A. Lisi Reti di Calcolatori Livello di applicazione (1/3) 31

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